双进气口无叶蜗壳径流向心式涡轮的性能研究

本文研究了双进气口无叶蜗壳径流向心式涡轮在全进气和部分进气条件下流量和效率的变化,提出了计算这种涡轮在变工况下的效率特性和流量特性的方法。用该法所得的计算值与实测值吻合较好。     

可变截面涡轮性能试验研究及流量特性预测

为了对某型可变截面涡轮的实际性能进行研究,给后续的可变截面涡轮自动化控制奠定基础,通过对某型号可变截面涡轮进行性能试验,得到该型号涡轮流量特性和效率特性的试验数据。在此基础上,提出了一种预测变截面涡轮流量的计算方法,并给出了该方法的求解过程。将此方法与试验数据相结合确立了某种型号可变截面涡轮的流量随工况变化的关系,并由这种关系预测了几个不同工况下可变截面涡轮的流量特性。试验证明,这种方法是方便可行的,并且具有较高的精确性。     

变几何涡轮特性拟合的数学模型

本文通过对涡轮特性曲线的物理意义和几何特征的分析,提出了适用于喷嘴安装角可调的涡轮流量特性和效率特性的拟合模型,并提出了一种新的计算方法来确定拟合数学模型中的待定参数。用该模型拟合了某发动机变几何动力涡轮的特性。与原节点数据相比,流量和效率特性拟合回代值的平均相对误差分别为0.675％和0.534％。另外,又拟合了某定几何高压涡轮的流量特性,平均相对误差值为0.638％,其结果令人满意。     

测量小流量的切向式涡轮流量传感器的仿真与实验

为深入研究切向式涡轮流量传感器的工作机理,推导了流体对涡轮叶片的驱动力矩,得出切向式涡轮流量传感器仪表系数的数学表达式.依据湍流模式理论以及计算流体力学,提出涡轮转子Z方向力矩平衡分析法实现对涡轮转速θ的准确预测,进而对切向式涡轮流量传感器三维流场进行了分析,得出仿真仪表系数计算公式.全量程内仿真仪表系数KS与物理实验标定的仪表系数KP的对比表明,模拟计算仪表系数相对误差最大值为7.51%,说明构建的数值模型以及提出的分析方法能够准确反映切向式涡轮流量传感器内部流体的流动特性.     

涡轮流量传感器内部流场数值模拟中湍流模型比较

为了能够采用非实流标定方法来准确预测涡轮流量传感器的仪表系数以及获得传感器内部流场流动情况,分别应用S-A、标准k-ε、RNGk-ε、Realizablek-ε以及标准k-ω5种湍流模型,对涡轮流量传感器内部流场进行三维数值模拟,并将应用各湍流模型得到的仿真仪表系数与实流标定值进行对比和分析.对比结果表明,相比其他4种模型,标准k-ω模型可以更准确地预测涡轮流量传感器的仪表系数,其平均仪表系数与实流标定的仪表系数的相对误差为2.023%.因此,标准k-ω模型更适合应用于涡轮流量传感器内部流场的仿真与仪表系数的预测.     

基于环形拓扑自适应差分进化算法优化神经网络的压气机流量特性预测

为提升轮机模拟器中柴油机非额定工况下的仿真精度,提出一种基于有限数据的混合方法来预测多工况下的压气机流量特性.该方法采用一种基于环形拓扑差分进化算法来优化三层前馈神经网络参数,利用有限的给定工况下的流量特性数据,预测压气机流量特性曲线.采用神经网络来拟合压气机流量特性的非线性映射关系,利用差分进化算法优化调整神经网络的连接权重、连接偏置、连接开关等难以调整的重要参数.仿真结果表明,基于有限数据的方法可较好地拟合船舶压气机流量特性,采用环形拓扑的自适应差分进化算法优化调整神经网络的重要参数具有一定的有效性.本文提出的混合方法具有更好的泛化能力和搜索精度,可作为处理类似预测问题的有效手段.     

流体粘度对涡轮流量计性能影响的理论预测

流体粘度是影响涡轮流量计性能的主要因素之一。本文运用粘性流体力学原理对现有涡轮流量计理论模型进行了改进。根据新模型计算的流量计特性曲线与变粘度实验结果更为吻合,从而为解决工业生产中涡轮流量计测量结果的粘度修正问题提供了实用的方法。利用本文的研究结果还可预测仪表几何参数和来流速度分布等因素对涡轮流量计性能的影响,作为改进仪表设计的理论依据。     

数字低速涡轮流量变送器的研究

为克服常规的涡轮流量变送器工作寿命短，小流量时抗干扰能力差等缺点，进一步提高涡轮流量变送器的性能，采用内磁结构叶轮和不锈钢滑动轴承，用高灵敏干簧管或微型霍尔数字位置敏感元件检测叶轮的转速，研制成功了数字低速涡轮流量变送器。这种变送器的输出信号为矩形脉冲，其幅度与叶轮的转速无关，无需信号放大器和设置信号计数触发阈，抗干扰能力极强；叶轮在低速下转动，转动摩擦损失小，极大提高了使用寿命，扩大了线性范围。对于Ｄｇ５０数字低速涡轮流量变送器，流量的下限约低于同口径的常规涡轮流量变送器的３０％。这种涡轮流量变送器尤为适用于要求工作寿命长和噪声干扰大的场合。     

涡轮发动机系统的双变量控制

针对推进剂流量单变量控制的涡轮发动机动力系统运行经济性差等缺点,提出了工作喷嘴数目开环控制配合燃料泵排量闭环控制的双变量控制方法,闭环控制部分采用改进的自适应算法.与单变量控制方法比较,系统经济性提高30%以上,涡轮前温度降低250 K以上.仿真结果表明,该双变量控制方法简单实用,适用于多速制反舰兼反潜的重型水下航行器使用,能够兼顾系统运行效率和平稳性.     

涡轮流量变送器电磁干扰信号的去除

本文通过用于高精度控制系统中涡轮流量变送器的电磁干优信号的去除，介绍了采用硬件电路和计算机软件实现的抗干扰措施。该措施具有原理简单，容易实现，且现场测试精度高等优点。本文给出了电路和软件设计方法。     

轴流无叶喷咀的流动效率对级特性的影响

对不同效率的三套无叶喷嘴与同一动轮所组成的三个级进行了级特性试验,测量了级间参数沿叶高的分布和级特性曲线,得出了某些与常规透平完全不同的参数分布规律,为无叶喷嘴透平级的设计方法和设计提供了有益的参考数据.     

汽轮机初始湿蒸汽级的不平衡两相流

本文提出一种采用自发凝结成核理论进行汽轮机初始湿蒸汽级圆柱面轴对称不平衡湿蒸汽流动数值计算方法。以一台国产汽轮机的初始湿蒸汽级为例,得到不同半径上不平衡流气动热力参数的变化规律;分析了该级中不平衡两相流动的特点及其对级特性的影响:指出了改进湿蒸汽透平级工程热力计算方法的途径。     

涡轮桨搅拌槽内流动及尾涡特性研究

采用颗粒成像测速仪（PIV）,实验测定了相同功率下两种不同叶片长度的六直叶涡轮桨（RT桨）的流动场,分析了叶片长度对液相速率、湍流动能和尾涡特性的影响规律,并研究了桨叶离底距离对尾涡特性的影响。结果表明,径向速率分布差别不大,而长桨叶的轴向速率大于短桨叶,最大相差达40%。对于湍流动能,二者在近桨叶区数值相近,但在远桨叶区长叶桨较短叶桨的湍动要强,最大差值30%;对于尾涡特性,上下尾涡发展轨迹、涡量大小是不对称的,下尾涡较上尾涡发展稍快,且涡量较大,涡量大20%左右。     

旋转作用下水平轴风力机气动性能分析

为研究水平轴风力机在大气边界层近地面非定常来流作用下气动耦合特性,建立基于剪切应力传输(SST)湍流模型的计算流体力学(CFD)模型和静力结构模型。为模拟风轮在近地面的气动状态,通过单向流固耦合方法对流场均匀入流风速和旋转效应作用下不同工况进行数值耦合计算,求解风力机流场中的速度场、压力场、结构响应状态以及输出功率,分析对比流场不同方向风力机周围速度变化、表面压力分布、结构应力应变规律、整体变形情况和功率变化。结果表明：在均匀来流和旋转共同作用下,流速和压力主要沿风轮径向变化,沿叶片展向至叶尖速度逐渐增大;整机结构附近有明显的气流扰动变化;停机工况和旋转工况(考虑旋转效应)塔影效应干扰下叶片变形在上下风区波动较大;入流风速大小对风力机输出功率有显著影响。     

贯流式水轮机尾水管设计与试验研究

从工程实际需要出发，研究了贯流式水轮机水平扩散型尾水管的水力性能，提出了这种尾水管的设计方法，从理论上分析了其水力损失。然后对这种管和常用的圆方型尾水管进行了模型水力性能对比试验，用五孔测流探针测量了模型尾水管的流速分布。对试验结果进行了分析和探讨，论证了水平扩散型尾水管用于实际工程的可能性。     

小转速工况下轴流涡轮非设计性能预测方法

基于轴流涡轮部件设计点气动参数与相应几何尺寸,发展了一种计算现代涡扇发动机高、低压涡轮部件特性逐排计算方法,完成了相应的计算程序编制;并将其应用于两个型号发动机高压涡轮部件特性预测.计算结果与实验数据比较表明,作为一种近似方法具有可接受的工程精度,尤其适合于预测发动机涡轮部件小转速状态特性,为现代涡扇/涡喷发动机起动过程模拟与分析提供了模型基础.     

波力发电威尔斯透平的试验及设计计算

本文概述了目前常见的波力发电用威尔斯透平平面叶栅分析计算法,提出了用模拟脉冲气流装置进行涡轮试验来设计计算威尔斯透平的方法。本文最后对千瓦级波力发电装置威尔斯透平的方案设计进行了计算机程序计算举例。     

具有流线型凸包的风力发电机气动特性

以300 W水平轴风力机叶片为研究对象,设计流线型凸包结构,并应用于风轮模型,结合滑移网格技术,对比研究光滑型与流线凸包型风力发电机的绕流场特性以及气动载荷特性,分析了三维绕流场内速度、压力、流线等的变化规律,以及不同风速下风力机的阻力系数及其功率的时程变化规律,探讨了流线凸包型与光滑型风轮在不同风速下运行时绕流特性的差异。结果表明:流线型凸包对流场有较好的改善结果;当风速增大时有明显的减阻效果,最大减阻率为19.53%,但其波动量增加为1.51%;凸包型风轮输出功率明显高于光滑型风轮,但随着风速增加,功率增加率也逐渐减弱。研究结果对水平轴风力机非定常气动特性研究及应用具有重要意义和价值。